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近年来,随着能源短缺问题日益严峻以及建筑能耗的不断攀升,将太阳能、浅层土壤热能、空气能等可再生能源应用在供暖空调领域已成为研究的前沿和热点。据统计,目前建筑能耗已超过社会总能耗的25%,其中我国严寒地区由于面积大、供暖期长,使得其供暖空调所占建筑能耗比例最大,是建筑节能减排的重中之重。 热泵技术以它节能、环保等优势在供暖空调系统得到广泛应用,但单一热源的热泵系统在严寒地区的应用存在诸多的问题,例如,太阳能热泵集热器面积大、造价昂贵等;地源热泵的土壤热失衡、回灌困难等;空气源热泵的低温适用性差、室外换热器结霜等。为了充分发挥三种热泵技术的优势,取长补短,本文在课题组前人已以提出一种适用于严寒地区的多热源耦合热泵供暖空调系统的基础上,通过实验的方法对多热源耦合热泵供暖空调系统核心部分:双热源热管与蒸气压缩复合制热机组进行实验研究。本文从以下几方面对该机组进行研究: 首先,基于双级压缩热泵循环理论对双级压缩热泵循环系统进行理论计算,分析并优选出适合于低温气候的双热源复合制热机组的双级压缩循环方式,确定实验方案。 其次,以R22为循环工质,对双热源热管与蒸气压缩复合制热机组的主要部件进行设计计算,主要包括:集热/蒸发器、水冷冷凝器、压缩机、节流阀、经济器等,设计过程应保证分离式热管制热工况和双级压缩制热工况都能发挥最优性能,确保机组的可靠性和节能性。 最后,根据对机组的设计结果,对机组的各个部件进行选型,并搭建双热源热管与蒸气压缩复合制热机组性能测试平台,对不同太阳能辐射强度、室外环境温度、冷凝器冷却水进口温度、启闭室外风机条件下的热管工况机组的性能进行实验研究,以及对不同太阳能辐射强度、室外环境温度、冷凝器冷却水进口温度、冷却水流量条件下的双热源蒸气压缩制热工况机组的性能进行实验研究,通过实验结果分析可知,双热源热管与蒸气压缩复合制热机组的分离式热管制热工况和双热源蒸气压缩制热工况均具有良好的制热性能。 本文充分考虑不同内、外部影响因素对机组性能的影响,实验研究的结果表明,双热源热管与蒸气压缩复合制热机组在严寒地区对建筑供暖具有良好的可行性,本文的研究可以为今后严寒地区多热源耦合热泵供暖空调系统的应用提供理论基础和技术支持。